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结构设计

高层混凝土的建筑抗震结构设计

发布时间:2018-07-20   点击率:1956
摘要:随着国民经济的不断提高,我国的城市化建设进度也在不断推进,越来越多的高层建筑物在城市中拔地而起,建筑规模日益扩大。然后我国大多数城市处于地震带上,发生地震灾害的可能性较高,如果对于高层建筑的抗震结构设计不当,一旦产生地震,在造成的后果不堪设想。近年来…


摘要:随着国民经济的不断提高,我国的城市化建设进度也在不断推进,越来越多的高层建筑物在城市中拔地而起,建筑规模日益扩大。然后我国大多数城市处于地震带上,发生地震灾害的可能性较高,如果对于高层建筑的抗震结构设计不当,一旦产生地震,在造成的后果不堪设想。近年来,相关工作人员和居民都越来越重视高层混凝土建筑物的抗震性能,在实际建筑物结构设计时,将抗震结构设计作为建筑物设计的重点。因此本文将针对现阶段高层混凝土建筑的抗震结构设计中出现的问题进行分析,对正确科学的设计方案进行探究,为相关工作提供参考借鉴。


关键词
:高层混凝土建筑;抗震结构;设计;探究


1、引言

我国处于亚欧板块和太平洋板块的交接地点,属于地震多发国家。地震灾害对人民的生活和建筑会造成巨大的灾害,尤其是城市中,人口相对密集,高层混凝土建筑较多,一旦因地震导致建筑物倒塌会造成恶劣的生命和财产损失。因此,相关工作者在进行高层混凝土建筑结构设计时,必须充分考虑建筑整体的抗震性能,通过科学合理的分析和研究,设计出有效提升建筑物抗震性能的结构。


2、发生地震时高层建筑的破坏特点

2.1地基破坏特点

地震发生时,会对高层混凝土建筑的地基造成重大破坏。如果本身高层混凝土建筑所处的地基相对属于承载力较差的土层上,地震会造成土体产生液化,从而导致建筑物整体下沉,建筑结构的上部会出现不同程度的倾斜。严重情况下,甚至会出现建筑物下沉不均匀,导致整体建筑物受力不平衡,出现裂缝甚至坍塌的情况。


2.2刚度破坏特点

当高层混凝土建筑的主体结构相对呈现不对称的形状时,例如Y形、L形。当发生地震时,在地震力的作用下,建筑物本身极容易发生扭转,带来巨大的地震破坏。因此,在进行高层混凝土建筑抗震结构设计时,应考虑建筑的平面形状要相对简单,规则且对称,在刚度和承载力方面分布均匀,减少不规则的平面设计和布置。必要时,针对较为复杂或者平立面不规则较突出的高程混凝土建筑,应考虑增加防震缝的设计。


2.3构件的破坏特点

有些高层混凝土建筑,采用了框架剪力墙结构。当发生地震时,建筑物内的柱所受到的破坏程度,要远远大于板和梁所受到的破坏程度。同时,产生交叉性裂缝的地方经常会出现在剪力墙的窗台下部。


2.4结构体系破坏特点

建筑物不同的结构特点,在发生地震时,所产生的结构破坏情况不一样。剪力墙结构的优点是刚度能行号,承载力较高,但是结构自身重要较大,且空间布置灵活度较差,无法满足较大空间的需求;而框架结构相对布置灵活,可以满足空间上的需求,但是相对承载力较弱,抗震性能较差。往往在进行高层混凝土建筑抗震设计时,采用框架剪力墙结构,框架和剪力墙分工合作,可大大提高建筑物本身的承载力和抗震性能。


3、高层混凝土建筑抗震结构设计分析

相比于普通建筑结构设计,抗震结构的抗震性能更好,在遇到较严重的地震时,不会发生严重的建筑损坏和崩塌的情况出现。因此,在进行高层混凝土建筑抗震结构设计时,需要综合考虑各种因素的影响,充分利用现代化的科学技术,确保建筑物在承受地震里影响时,安全稳定。


3.1设计建筑主体结构的基础

建筑质量的好坏,与建筑工程的基础工程密不可分。万丈高楼起平地,如果地基的承载力不符合建筑工程的要求,一旦发生地震,即便是混凝土建筑的结构再牢固,也会出现损坏甚至崩塌的风险。在进行高层混凝土建筑结构设计时,首先要对建筑物所在地的地质情况进行勘察,采用科学的处理方法对地基进行加固处理,确保有足够的承载力保障建筑物的安全。目前,在高层混凝土建筑行业应用范围较为广泛的是底框结构,但这种结构存在的弱点时刚度分布不均匀,容易出现上重下轻的情况,这对建筑物的整体架构的安全与稳定带来较大的风险,一旦发生高烈度地震,可能会造成房屋开裂甚至坍塌。因此,相关设计人员,需要通过合理的措施,确保底框结构的刚度分布均与,达到提升抗震性能的目的。


3.2结构设计

结构合理是建筑物设计的核心,决定了高层建筑抗震性能是否良好。因此,在进行结构设计时,应遵循以下设计要点:(1)平面结构设计:对于建筑的平面结构,简单的结构设计让地震力的传递更加明确,在进行设计计算分析时,结果更贴近于实际,结构的抗震性能也更有保障。一般情况下,高层建筑的平面结构以方形、矩形和圆形做好。由于异性结构容易收到地震作用,发生较大的侧移,所以尽量不要选择异形结构,例如L形、十字形等。(2)竖向结构设计:对于在进行高层建筑的竖向结构设计时,应重视竖向结构的均匀性。如果出现结构布置不均匀,导致结构出现刚度和强度突变,引起构件变形,会降低建筑物的抗震性能。常采用的竖向结构立面形状有矩形、梯形或者三角形。(3)结构对称性设计:在进行高层建筑结构设计时,为避免建筑出现扭转效应,尽量选择对称结构。非对称的结构由于质量偏心的问题,很容易收到地震作用的影响,产生扭转震动,从而导致建筑收到破坏,抗震性能下降。


3.3多道抗震防线的设计

现阶段,多个延性分体系组成了高层混凝土建筑的抗震结构,这些延性构件之间,存在一定协调连接关系。由于地震发生时,常常伴有大大小小数十次的余震,如果在进行高层混凝土建筑抗震结构设计时,只设计了一道抗震防线,如果其在余震中产生了破坏,高层主体结构也会相对应的产生较严重的破坏,后果不堪设想。因此,相关设计人员在对结构构件抗震设防体系设计时,应谨慎认真处理,为了提升主体结构的屈服持续时间,加强其延性和抗侧移能,在设计时应遵循以下原则:(1)处于同一平面的主要构件处于屈服状态;(2)剩余抗侧力部件处于弹性过程状态。如果在设计过程中,出现某构件的抗侧移值较大,而导致其他结构构件的强度不够的情况时,应加强构建的抗侧移能力,或者提升个别部件的配筋率。


3.4使用多种抗震计算方法

通过正确的计算相关抗震结构的位移情况,采用定量的方式,对高层混凝土建筑抗震方案进行设计,可以保障设计出来的抗震结构,在产生变形时,可以控制在可控范围内,确保建筑物的抗震性能符合抗震要求。在进行计算建筑物主要结构的承载力时,需要根据以下数据,结合位移与结构之间的变形关系,最终确定主要结构的变形情况:(1)在地震力作用下,层间位移角的数值;(2)在地震力作用下,延性位移的数值;此外,为了降低在发生地震时,高层混凝土建筑的破坏程度,在输入地震能力时,应尽可能采用最低数值。


3.5抗震加固设计

3.5.1选用螺旋复合箍筋

为了提升柱子的抗冲剪能力,加强短柱的抗震性能,可以选用螺旋复合箍筋对柱子进行抗震加固处理。


3.5.2选用分体柱

通常情况下,高层混凝土建筑的短柱的抗剪能力,要弱于其抗弯性能。这造成了当地震发生时,建筑物收到地震力的作用,短柱还没有展现其抗弯性能,就已经因为承受的剪切力高于其承受能力,而产生破坏,最终导致高层混凝土建筑产生损坏。因此,在进行相关结构设计时,必须采取有效的措施确保短柱的抗剪与抗弯性能向匹配,常采用的设计方式为分体柱。通过对柱子进行竖向设缝之后分成分体柱,然后在针对相对应的分体柱进行配筋布置,从而达到减小其抗弯性能,使得短柱变为长柱,最终达到提高抗震性能的目的。


4、结语

综上所述,高层混凝土建筑结构的安全和稳定,关系着城市居民的自身安全。通过对其抗震结构的优化设计,可以大大的提升人民的生活质量,减少地震发生时所造成的损失。相关的设计人员应加强对抗震结构的学习和了解,通过严谨的计算和科学的合理的分析,设计出符合抗震要求的高层混凝土建筑结构。

 


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